Sabun filmlərində laboratoriya işinə müdaxilə. Laboratoriyada işığın müdaxilə və difraksiya fenomeninin müşahidəsi

İşin məqsədi: işığın müdaxiləsini və difraksiyasını müşahidə edin.

Cihazlar və aksesuarlar:

şüşə qablar 2 əd.

neylon və ya kambrik qapaqlar 1 ədəd.

1 ədəd yuvalı işıqlı film.

bir ülgüc bıçağı ilə hazırlanmış 1pc.

qrammofon qeyd (və ya qrammofon qeydinin bir parçası) 1pc.

vernier caliper 1pc.

düz filamentli lampa (bütün qrup üçün bir ədəd) 1pc.

rəngli qələmlər 6pcs.

İşin tamamlanması:

1. Müdaxilə qaydasını müşahidə edirik:

2. Şüşə lövhələri diqqətlə silin, bir yerə yığın və barmaqlarınızla sıxın.

3. Lövhələri qaranlıq bir fonda əks olunan işıqda nəzərdən keçirin.

4. Plitələrin bəzi təmas yerlərində parlaq iridescent üzük şəklində və ya düzensiz formalı zolaqları müşahidə edirik.

5. Təzyiq dəyişikliyi ilə meydana gələn müdaxilə saçaqlarının forma və yerindəki dəyişikliklərə diqqət yetirin.

6. Keçirilən işıqda müdaxilə nümunəsini görürük və eskizini çəkirik.

Şəkil 1. Müdaxilə nümunəsi.

7. İşıq kompakt diskin səthinə dəyəndə müdaxilə qaydasını nəzərdən keçirin və onu protokolda cızın.

Şəkil 2. Müdaxilə nümunəsi.

8. Difraksiya modelinə baxın:

9. Kaliperin çənələri arasında 0,5 mm boşluq quraşdırın.

10. Yarığı dik vəziyyətdə yerləşdirərək gözə yaxınlaşdırdıq.

11. Lampanın şaquli olaraq yerləşmiş işığı filamentindəki yarıqdan baxaraq filamanın hər iki tərəfində göy qurşağı zolaqları müşahidə edirik (difraksiya spektrləri).

12. Yarıq genişliyini 0,5 ilə 0,8 mm arasında dəyişdirərək, bu dəyişikliyin difraksiya spektrlərinə necə təsir etdiyini görürük.

13. Difraksiya nümunəsinin cızılması.

Şəkil 3. Difraksiya nümunəsi.

14. Neylon və ya kambrik qapaqları, yarıqlı işıqlı fotoqrafiya filmindən istifadə edərək ötürülən işıqda difraksiya spektrlərini müşahidə edirik və hesabata çəkirik.

Şəkil 4. Difraksiya nümunəsi.

Çıxış:

Təhlükəsizlik suallarına cavablar:

Laboratoriya № 17.

Mövzu: Difraksiya ızgarasından istifadə edərək işıq dalğasının uzunluğunun təyin edilməsi.

İşin məqsədi: Difraksiya ızgarasından istifadə edərək işığın dalğa uzunluğunun təyini.

Cihazlar və aksesuarlar:

bir işıq dalğasının uzunluğunu təyin edən cihaz 1pc.

difraksiya ızgarası 1 ədəd.

işıq mənbəyi 1pc.

İşin tamamlanması:

1. Təlimatların Şəkil 1.1-dən istifadə edərək quraşdırmanın quraşdırılması.

Şəkil 1. İşığın dalğa uzunluğunu təyin etmək üçün quraşdırma sxemi.

2. Tərəzi difraksiya ızgarasından ən böyük məsafədə quraşdırın və difraksiya spektrini əldə edərək quraşdırmanı işıq mənbəyinə yönəldin \u003d

3. Şüanın yarıqdan spektrin bənövşə hissəsinin ortasına keçməsini təyin edin

4. Formuldan istifadə edərək bənövşəyi şüaların dalğa uzunluğunun qiymətini hesablayın:

5. Difraksiya spektrinin yaşıl, qırmızı rəngli təcrübəsini təkrarlayırıq və formullardan istifadə edərək yaşıl və qırmızı şüaların işıq dalğasının dalğa uzunluğunu hesablayırıq:

6. Əldə olunan dəyərləri metodoloji təlimatın 3-cü bəndindən orta cədvəl dəyərləri ilə müqayisə edirik və düsturlar istifadə edərək nisbi ölçü səhvini hesablayırıq:

Laboratoriya işi № 11. İşığın müdaxilə və difraksiyası fenomeninin müşahidəsi.
İşin məqsədi: işığın müdaxilə və difraksiyası fenomenini eksperimental olaraq öyrənmək, bu fenomenlərin meydana gəlməsi şərtlərini və işıq enerjisinin kosmosda paylanması xarakterini aşkar etmək.
Avadanlıq: düz filamentli bir elektrik lampası (sinif başına bir), iki şüşə lövhə, bir PVC boru, bir sabun məhlulu olan bir şüşə, 30 mm diametrli sapı olan bir tel halqa., Bir bıçaq, bir şerit kağız ј təbəqə, neylon parça 5x5cm, difraksiya ızgarası, işıq filtrləri ...

Qisa nəzəriyyə
Müdaxilə və difraksiya istənilən təbiət dalğaları üçün xarakterik olan hadisələrdir: mexaniki, elektromaqnit. Dalğa müdaxiləsi, fəzanın müxtəlif nöqtələrində ortaya çıxan dalğanın gücləndirilməsi və ya zəifləməsinin əldə edildiyi iki (və ya daha çox) dalğanın əlavə edilməsidir. Müdaxilə eyni işıq mənbəyi tərəfindən yayılan dalğaların üst-üstə qoyulduğunda, müəyyən bir nöqtəyə müxtəlif yollarla çatdıqda müşahidə olunur. Sabit bir müdaxilə nümunəsi yaratmaq üçün ardıcıl dalğalar tələb olunur - eyni tezliyə və sabit faz fərqinə malik dalğalar. Tutarlı dalğalar oksidlərdən, yağdan hazırlanmış nazik filmlərdə, bir-birinə basılan iki şəffaf şüşə arasındakı hava paz boşluğunda əldə edilə bilər.
Yaranan yerdəyişmənin C nöqtəsindəki amplitudası d2 - d1 məsafədəki dalğa yollarının fərqindən asılıdır.
[Şəkil görmək üçün faylı yükləyin] Maksimum vəziyyət - (salınımların gücləndirilməsi): dalğa yolundakı fərq cüt dalğalı saya bərabərdir
burada k \u003d 0; ± 1; ± 2; ± 3;
[Şəkli görmək üçün faylı yükləyin] A və B mənbələrindəki dalğalar eyni nöqtələrdə C nöqtəsinə gələcək və “bir-birini gücləndirəcəkdir.
Yol fərqi tək dalğalı yarım dalğaya bərabərdirsə, dalğalar bir-birini zəiflədəcək və görüşmə nöqtəsində minimum müşahidə ediləcəkdir.

[Şəkli görmək üçün faylı yükləyin] [Şəkli görmək üçün faylı yükləyin]
İşığın müdaxiləsi işıq dalğalarının enerjisinin məkan üzrə yenidən bölüşdürülməsi ilə nəticələnir.
Difraksiya kiçik deliklərdən keçərkən və dalğanın kiçik maneələri atlayaraq dalğanın düzxətli yayılmadan sapma fenomenidir.
Difraksiya Huygens-Fresnel prinsipi ilə izah olunur: aolnanın çatdığı maneənin hər bir nöqtəsi, maneənin kənarından kənara çıxan və bir-birinə müdaxilə edən sabit bir müdaxilə meydana gətirən ikincil dalğaların mənbəyinə çevrilir. naxış - dəyişən maksimum və minimum işıqlandırma, ağ işıqda rənglənmiş göy qurşağı. Difraksiyanın təzahürü üçün şərt: Maneələrin (deliklərin) ölçüləri daha kiçik və ya dalğa uzunluğuna uyğun olmalıdır.Difraksiya nazik ipliklərdə, cızıqlarda, bir vərəqdə yarıq-şaquli bir kəsikdə, kirpiklərdə dumanlı şüşələrə, bir buluddakı və ya şüşədəki buz kristallarına, həşəratların xitin örtüyünün tüklərinə, quş lələklərinə, CD-lərə, qablaşdırma kağızlarına, difraksiya ızgaralarına su damlaları.,
Difraksiya ızgarası, işıq difraksiyasının baş verdiyi çox sayda müntəzəm aralıqlı elementlərin dövri bir quruluşu olan bir optik cihazdır. Verilmiş bir difraksiya ızgarası üçün profili müəyyən edilmiş və sabit olan yivlər eyni d intervalında (ızgara dövrü) təkrarlanır. Difraksiya ızgarasının dalğa boyları boyunca üzərinə düşən işıq şüasını parçalamaq qabiliyyəti onun əsas xüsusiyyətidir. Yansıtıcı və şəffaf difraksion barmaqlıqlar arasında fərq qoyulur. Müasir cihazlarda əsasən yansıtıcı difraksiya barmaqlıqları istifadə olunur.

Tərəqqi:
Tapşırıq 1. A) İncə bir filmdəki müdaxilənin müşahidəsi:
Sınaq 1. Tel halqasını sabunlu suya batırın. Tel üzükdə sabunlu bir film meydana gəlir.
Dik olaraq yerləşdirin. Filmin qalınlığı dəyişdikcə enində və rəngində dəyişən açıq və tünd üfüqi zolaqları müşahidə edirik. İşıq filtrindən şəkilə baxın.
Nə qədər zolaq müşahidə olunduğunu və rənglərin necə dəyişdiyini yazın
Təcrübə 2. Bir sabun köpüyünü partlatmaq üçün bir PVC borudan istifadə edin və diqqətlə araşdırın. Ağ işıqla işıqlandırarkən spektral rənglərlə rənglənmiş müdaxilə ləkələrinin əmələ gəlməsini müşahidə edin.Şəkillərə bir işıq filtrindən baxın.
Baloncukda hansı rənglər görünür və yuxarıdan aşağıya necə dəyişirlər?
B) Hava pazına müdaxiləni müşahidə etmək:
Təcrübə 3. İki şüşə plitəni diqqətlə silin, bir-birinə bükün və barmaqlarınızla sıxın. Təmas edən səthlərin formasının qüsurlu olması səbəbindən plitələr arasında ən incə hava boşluqları meydana gəlir - bunlar hava takozlarıdır, müdaxilə meydana gəlir. Plitəni sıxan qüvvə dəyişdikdə, hava pazının qalınlığı dəyişir və bu, müdaxilə maksimum və minimumlarının yeri və şəklində bir dəyişikliyə səbəb olur.Sonra şəkili işıq filtrindən araşdırın.
Ağ işıqda gördüklərinizi və işıq filtrindən gördüklərinizi eskiz şəklində çəkin.

Nəticə çıxarın: Niyə müdaxilə yaranır, şəklin parlaqlığını və rəngini təsir edən müdaxilə nümunəsindəki maksimumun rəngini necə izah etmək olar.

Tapşırıq 2: İşıq difraksiyasının müşahidəsi.
Təcrübə 4. Bir bıçaqla bir vərəqdə bir yarıq kəsdik, kağızı gözlərə tətbiq etdik və işıq mənbəyindəki lampanın yarığına baxdıq. İşığın yüksək və aşağı hissələrini müşahidə edirik, sonra şəkili işıq filtrindən araşdırın.
Ağ işıqda və monoxromatik işıqda görünən difraksiya nümunəsini eskiz edin.
Kağızı deformasiya edərək yarığın genişliyini azaldır və difraksiyanı müşahidə edirik.
Təcrübə 5. Difraksiya ızgarasından keçən bir işıq mənbəyi lampasını nəzərdən keçirin.
Difraksiya nümunəsi necə dəyişdi?
Təcrübə 6. İşıqlı lampanın ipinə neylon parçadan baxın. Parçanı öz oxu ətrafında fırladaraq, düz açılarla çarpazlanan iki difraksiya saçağı şəklində aydın bir difraksiya nümunəsi əldə edin.
Müşahidə olunan difraksiya çarpazını eskiz kimi çəkin. Bu fenomeni izah edin.
Nəticə çıxarın: difraksiya niyə baş verir, şəkilin parlaqlığına və rənginə təsir göstərən difraksiya modelində maksimumun rəngi necə izah olunur.
Test sualları:
Müdaxilə fenomeni ilə difraksiya fenomeni arasında ümumi nə var?
Hansı dalğalar sabit bir müdaxilə nümunəsi verə bilər?
Niyə sinif otağında tavandan asılan lampalardan şagird masasında müdaxilə nümunəsi yoxdur?

6. Ayın ətrafındakı rəngli dairələri necə izah etmək olar?

Qoşulmuş fayllar

işin məqsədi : işığın müdaxilə və difraksiyasının xarakterik xüsusiyyətlərini öyrənmək.

Tərəqqi

1. Neylon barmaqlıq

Ev şəraitində işıq difraksiyasını müşahidə etmək üçün çox sadə bir cihaz hazırladıq. Bunun üçün sürüşmə çərçivələrindən, çox incə neylon materialdan və Moment yapışqanından istifadə etdik.

Nəticədə çox yüksək keyfiyyətli iki ölçülü difraksiya ızgarası əldə etdik.

Neylon filamentlər bir-birindən işıq dalğa uzunluğunun ölçüsünə görə bir məsafədə yerləşdirilir. Nəticədə, bu neylon parça olduqca aydın bir difraksiya nümunəsi verir. Üstəlik, kosmosdakı iplər düz açılarla kəsişdiyindən iki ölçülü bir qəfəs əldə edilir.

2. Süd örtüyünün çəkilməsi

Bir süd məhlulu hazırlayarkən bir çay qaşığı südü 4-5 xörək qaşığı su ilə seyreltin. Daha sonra, döşəməyə hazırlanan təmiz bir şüşə lövhə masaya qoyulur, üst səthinə bir neçə damla məhlul vurulur, bütün səthə nazik bir təbəqə ilə sürtülür və bir neçə dəqiqə qurumağa icazə verilir. Bundan sonra boşqab kənarına qoyulur, qalan məhlulu boşaldır və nəhayət meylli vəziyyətdə bir neçə dəqiqə daha qurudulur.

3. Likopodiumun örtülməsi

Təmiz bir lövhənin səthinə bir damla maşın yağı və ya bitki yağı tətbiq olunur (bir dənə yağ, marqarin, kərə yağı və ya neft jeli tətbiq oluna bilər) nazik bir təbəqə ilə sürtülür və yağlanmış səthi təmiz bir parça ilə yumşaq bir şəkildə silin.

Üzərində qalan nazik yağ təbəqəsi yapışqan bir əsas rolunu oynayır. Bu səthə az miqdarda (çimdik) likopodyum tökülür, lövhə 30 dərəcə əyilir və barmaqla kənar boyunca vuraraq tozun öz bazasına tökülməsinə nail olurlar. Dağılan bölgədə geniş bir iz kifayət qədər vahid likopodium təbəqəsi şəklində qalır.

Plitənin yamacını dəyişdirərək, plitənin bütün səthi oxşar bir təbəqə ilə örtülənə qədər bu proseduru bir neçə dəfə təkrarlayın. Bundan sonra boşqab şaquli olaraq qoyularaq kənarı ilə bir masaya və ya başqa bir bərk cismə vurularaq artıq toz tökülür.

Likopodiumun sferik hissəcikləri (likopodium sporları) sabit diametri ilə seçilir. Şəffaf bir substratın səthinə təsadüfi şəkildə paylanmış eyni diametrli d nəhəng bir qeyri-şəffaf kürədən ibarət olan belə bir örtük, dairəvi bir çuxurdan difraksiya nümunəsindəki intensivlik paylanmasına bənzəyir.

Çıxış:

İşıq müdaxiləsi müşahidə olunur:

1) Tel çərçivədə və ya adi sabun köpüklərində sabun filmlərinin istifadəsi;

2) Xüsusi cihaz "Nyutonun üzüyü".

İşıq difraksiyasını müşahidə etmək:

I. Süd hissəcikləri və likopodium sporları işığın dalğa uzunluğuna yaxın olduğundan süd örtüyü və likopodyum təbii bir difraksiya ızgarasını təmsil edir. Bu hazırlıqları parlaq bir işıq mənbəyinə nəzər yetirsəniz, şəkil olduqca parlaq və aydındır.

II. Difraksiya ızgarası 1/200 qətnaməsi olan bir laboratoriya cihazıdır və işığın ağ və mono işıqda difraksiyasını müşahidə etməyə imkan verir.

III. Kirpiklərinizin arasından gözlərini qırpan parlaq bir işıq mənbəyinə baxsanız, difraksiyanı da görə bilərsiniz.

IV. Quş tükü (ən incə villi) Villi ilə ölçüləri arasındakı məsafə işıq dalğa uzunluğuna uyğun olduğundan difraksion ızgara kimi də istifadə edilə bilər.

V. Lazer disk, yivləri bu qədər yaxın olan və işıq dalğası üçün aşılmaz bir maneəni təmsil edən əks olunan bir difraksiya ızgarasıdır.

Vi. Xüsusi olaraq bu laboratoriya işi üçün hazırladığımız neylon ızgara, parçanın incəliyinə və liflərin yaxınlığına görə yaxşı iki ölçülü difraksiya ızgarasıdır.

Mövzu: İşığın müdaxilə və difraksiyası hadisələrinin müşahidəsi.

İşin məqsədi: müdaxilə və difraksiya fenomenini eksperimental olaraq öyrənmək.

Avadanlıq:

• sabun məhlulu olan eynəklər;
• saplı tel halqa;
• neylon parça;
• cD;
• közərmə lampası;
• calipers;
• iki şüşə qab;
• bıçaq;
• cımbız;
• neylon parça.

Nəzəri hissə

Müdaxilə istənilən təbiət dalğaları üçün tipik bir fenomendir: mexaniki, elektromaqnit. Dalğa müdaxiləsi, fəzanın müxtəlif nöqtələrində ortaya çıxan dalğanın gücləndirilməsi və ya zəifləməsinin əldə edildiyi iki (və ya daha çox) dalğanın əlavə edilməsidir. Sabit bir müdaxilə nümunəsinin meydana gəlməsi üçün, tutarlı (uyğunlaşdırılmış) dalğa mənbələri tələb olunur. Koherent dalğalar eyni tezliyə və sabit faz fərqinə sahib olan dalğalardır.

Maksimum şərtlər Δd \u003d ± kλ, minimum şərtlər, Δd \u003d ± (2k + 1) λ / 2 harada k \u003d 0; ± 1; ± 2; ± 3; ... (dalğa yolundakı fərq cüt dalğa sayına bərabərdir

Müdaxilə nümunəsi artan və azalmış işıq intensivliyi sahələrinin müntəzəm olaraq dəyişdirilməsidir. İşıq müdaxiləsi, iki və ya daha çox işıq dalğasının üst-üstə qoyulduğu zaman işığın şüalanma enerjisinin məkan üzrə yenidən paylanmasıdır. Nəticədə, işığın müdaxilə və difraksiyası hadisələrində enerjinin qorunma qanunu müşahidə olunur. Müdaxilə sahəsində işıq enerjisi yalnız digər enerji növlərinə çevrilmədən yenidən bölüşdürülür. Müdaxilə nümunəsinin bəzi nöqtələrində enerjinin ümumi işıq enerjisinə nisbətən artması digər nöqtələrdəki azalma ilə kompensasiya edilir (ümumi işıq enerjisi, müstəqil mənbələrdən gələn iki işıq şüasının işıq enerjisidir).
İşıq zolaqlar enerji maksimumlarına, qaranlıq olanlar minimumlara uyğun gəlir.

Difraksiya kiçik deliklərdən keçərkən və dalğanın kiçik maneələri atlayaraq dalğanın düzxətli yayılmadan sapma fenomenidir. Difraksiyanın təzahürü üçün şərt: d< λ, Harada d - maneənin ölçüsü, λ dalğa boyudur. Maneələrin (deliklərin) ölçüləri daha kiçik və ya dalğa uzunluğuna uyğun olmalıdır. Bu fenomenin (difraksiyanın) mövcudluğu həndəsi optik qanunlarının tətbiqetmə sahəsini məhdudlaşdırır və optik cihazların həll gücünün həddi səbəbidir. Difraksiya ızgarası, işıq difraksiyasının baş verdiyi çox sayda müntəzəm aralıqlı elementlərin dövri bir quruluşu olan bir optik cihazdır. Verilmiş bir difraksiya ızgarası üçün profili müəyyən edilmiş və sabit olan vuruşlar eyni intervalda təkrarlanır d (qəfəs dövrü). Difraksiya ızgarasının dalğa boyları boyunca düşən işıq şüasını genişləndirmək qabiliyyəti onun əsas xüsusiyyətidir. Yansıtıcı və şəffaf difraksion barmaqlıqlar arasında fərq qoyulur. Müasir cihazlarda əsasən yansıtıcı difraksiya barmaqlıqları istifadə olunur. Difraksiya maksimumunu müşahidə etmək üçün şərt: d sin (φ) \u003d ± kλ

İş üçün təlimatlar

1. Tel çərçivəni sabunlu suya batırın. Sabun filmindəki müdaxilə modelinə baxın və eskiz çəkin. Film ağ işıqla (bir pəncərədən və ya lampadan) işıqlandıqda, yüngül zolaqlar rənglənir: yuxarıda - mavi, aşağıda - qırmızı. Bir şüşə borudan istifadə edərək sabun köpüyünü partlatın. Ona baxın. Ağ işıqla işıqlandıqda rəngli müdaxilə halqalarının əmələ gəlməsi müşahidə olunur. Filmin qalınlığı azaldıqca, üzüklər genişlənir və aşağıya doğru hərəkət edir.

Suallara cavab verin:

1. Sabun köpükləri niyə göy qurşağı rənglidir?
2. Göy qurşağı zolaqlarının forması nədir?
3. Bubble rəngi niyə hər zaman dəyişir?

2. Şüşə lövhələri yaxşıca silin, birləşdirin və barmaqlarınızla sıxın. Təmas edən səthlərin formasının qüsurlu olması səbəbindən lövhələr arasında ən incə hava boşluqları əmələ gəlir, parlaq iridescent üzük şəklində və ya qapalı düzensiz formalı zolaqlar verilir. Plitəni sıxan qüvvə dəyişdikdə, zolaqların düzülüşü və forması həm əks, həm də ötürülən işığda dəyişir. Gördüyünüz şəkillərin eskizini çəkin.

Suallara cavab verin:

1. Plitələrin bəzi təmas yerlərində niyə parlaq iridescent üzük şəklində və ya düzensiz formalı zolaqlar var?
2. Niyə yaranan müdaxilə saçaqlarının forması və yeri təzyiq dəyişikliyi ilə dəyişir?

3. CD-ni göz səviyyəsində yatay yerləşdirin. Nə görürsən? Müşahidə olunan hadisələri izah edin. Müdaxilə qaydasını təsvir edin.

4. Neylon parçadan yanan lampanın ipinə baxın. Parçanı öz oxu ətrafında fırladaraq, düz açılarla çarpazlanan iki difraksiya saçağı şəklində aydın bir difraksiya nümunəsi əldə edin. Müşahidə olunan difraksiya çarpazını eskiz kimi çəkin.

5. Kaliperin çənələrinin əmələ gətirdiyi yarıqdan (yarıq enləri 0,05 mm və 0,8 mm) yanan lampanın filamentinə baxarkən iki difraksiya nümunəsini müşahidə edin. Kaliperi şaquli oxun ətrafına hamar bir şəkildə çevirdikdə (0,8 mm bir yarıq eni ilə) müdaxilə nümunəsinin təbiətindəki dəyişikliyi təsvir edin. Bu təcrübəni bir-birinə basaraq iki bıçaqla təkrarlayın. Müdaxilə modelinin təbiətini təsvir edin

Tapıntıları yazın. Təcrübələrinizin hansında müdaxilə fenomenini müşahidə etdiyinizi göstərin? difraksiya?

Laboratoriya işi № 4

İŞIQ DİFRAKTİYASI FENOMENİNİN İŞLƏNİLMƏSİ.

Dərsin öyrənmə məqsədi: Difraksiya ızgarası ilə işığın difraksiyası fenomeni spektral cihazlarda istifadə olunur və görünən spektr aralığının dalğa uzunluqlarını təyin etməyə imkan verir. Bundan əlavə, difraksiya qanunlarını bilmək optik cihazların həll gücünü müəyyənləşdirməyə imkan verir. X-ray difraksiyası, cisimlərin quruluşunu atomların nizamlı bir düzülüşü ilə təyin etməyə və cəsədlərin quruluşunun qanunauyğunluğunun pozulmasından qaynaqlanan qüsurları təyin etməyə imkan verir.

Əsas material: İşi uğurla başa çatdırmaq və çatdırmaq üçün dalğa optikasının qanunlarını bilməlisiniz.

Dərsə hazırlıq:

Fizika kursu: 2-ci nəşr, 2004, səh. 22, s. 431-453.

, "Ümumi Fizika Kursu", 1974, §19-24, s. 113-147.

Fizika kursu. 8 ed., 2005, §54-58, s. 470-484.

Optik və Atom Fizikası, 2000 ,: Ç.3, s. 74-121.

Gələn nəzarət: Laboratoriya işinə hazırlıq, hazırlanan laboratoriya iş formasına, ümumi tələblərə və sualların cavablarına uyğun olaraq idarə olunur:

1. Nə üçün bir difraksiya ızgarası közərmə lampasından bir işığı spektrə çevirir?

2. Difraksiya ızgarasının hansı məsafəsində difraksiyanı müşahidə etmək daha yaxşıdır?

3. Közərmə lampası yaşıl şüşə ilə örtülsə, spektr necə görünür?

4. Niyə ən azı üç dəfə ölçmə aparmalısınız?

5. Spektrin sırası necə müəyyənləşdirilir?

6. Spektrin hansı rəngi yarığa daha yaxındır və niyə?

Cihazlar və aksesuarlar: Qırılma ızgarası,

Nəzəri giriş və ilkin məlumatlar:

Xüsusiyyətləri nöqtədən nöqtəyə dəyişməyən izotrop (homogen) mühitdə yayılmış istənilən dalğa yayılma istiqamətini saxlayır. Dalğaların keçidi zamanı dalğaların ön səthində dalğaların amplituda və fazda qeyri-bərabər dəyişikliklərə məruz qaldığı anizotrop (bircins olmayan) mühitdə ilkin yayılma istiqaməti dəyişir. Bu fenomen difraksiya adlanır. Difraksiya hər hansı bir təbiətin dalğalarına xasdır, və praktik olaraq işığın düz xəttdən yayılma istiqamətinin sapmasında özünü göstərir.

Kırılma dalğa cəbhəsində, amplituda və ya fazada baş verən hər hansı bir yerli dəyişiklikdə baş verir. Bu cür dəyişikliklər dalğanın (ekranların) yolundakı qeyri-şəffaf və ya qismən şəffaf maneələrin və ya fərqli bir qırılma göstəricisinə sahib mühit sahələrinin (faz lövhələri) səbəb ola bilər.

Dedikləri ümumiləşdirərək aşağıdakıları tərtib edə bilərik:

Çuxurlardan keçərkən və ekranların kənarlarına yaxın olduqda işıq dalğalarının düzxətli yayılmadan sapma fenomeninə deyilir difraksiya.

Bu xüsusiyyət təbiətindən asılı olmayaraq bütün dalğalara xasdır. Əsasən, difraksiyanın müdaxilədən heç bir fərqi yoxdur. Mənbələr az olduqda, birgə fəaliyyətlərinin nəticəsinə müdaxilə deyilir və mənbələr çoxdursa, difraksiyadan danışırlar. Difraksiyanın baş verdiyi obyektin arxasında dalğanın müşahidə olunduğu məsafədən asılı olaraq difraksiya fərqlənir Fraunhofer və ya Fresnel:

Əgər difraksiya nümunəsi difraksiyaya səbəb olan obyektdən sonlu bir məsafədə müşahidə olunursa və dalğa cəbhəsinin əyriliyini nəzərə almaq lazımdırsa, deməli fresnel difraksiyası... Fresnel difraksiyası ilə ekranda bir maneənin difraksiya görüntüsü müşahidə olunur;

Dalğa cəbhələri müstəvidirsə (paralel şüalar) və difraksiya nümunəsi sonsuz böyük məsafədə müşahidə olunursa (bunun üçün linzalar istifadə olunur), onda söhbət gedir fraunhofer difraksiyası.

Bu əsərdə difraksiya fenomeni işığın dalğa uzunluğunu təyin etmək üçün istifadə edilmişdir.

və". Dalğa önü yuvaya çatdıqda və AB mövqeyini aldıqda (şəkil 1), o zaman Şəkil 2 Huygens prinsipinə görə bu dalğa cəbhəsinin bütün nöqtələri dalğa cəbhəsi hərəkəti istiqamətində yayılmış sferik ikincil dalğaların əlaqəli mənbələri olacaqdır.

AB təyyarəsinin nöqtələrindən başlanğıc ilə müəyyən bir bucaq yaradan bir istiqamətdə yayılmış dalğaları nəzərdən keçirin (şəkil 2). Bu şüaların yoluna AB müstəvisinə paralel bir lens qoyulursa, qırıldıqdan sonra şüalar ekranın fokus müstəvisində yerləşən ekranın M nöqtəsində bir yerə yaxınlaşacaq və bir-birinə müdaxilə edəcəkdir (nöqtə O linzanın əsas fokusudur). A nöqtəsindən seçilmiş şüa şüasının istiqamətinə perpendikulyar AC-dən düşək. Sonra, AC müstəvisindən və daha da lensin fokus müstəvisinə qədər paralel şüalar yol fərqlərini dəyişdirmir.

Müdaxilə şərtlərini təyin edən yol fərqi yalnız başlanğıc ön AB-dən AC müstəvisinə gedən yolda yaranır və fərqli şüalar üçün fərqlidir. Bu şüaların müdaxiləsini hesablamaq üçün Fresnel zonası metodundan istifadə edirik. Bunu etmək üçün BC xəttini zehni olaraq l / 2 uzunluqlu bir sıra hissələrə bölün. BC məsafədə \u003d aGünah j uyğun z \u003d a× günah j /(0.5l) bu cür seqmentlərdən. Bu seqmentlərin uclarından AC-yə paralel olaraq, AB ilə görüşməzdən əvvəl yarıq dalğanın ön hissəsini eyni enli zolaqlar sırasına böldük, bu zolaqlar bu vəziyyətdə olacaq fresnel zonaları.

Yuxarıdakı konstruksiyadan hər iki qonşu Fresnel zonasından gələn dalğaların əks nöqtələrdə M nöqtəsinə çatdıqları və bir-birlərini söndürdükləri ortaya çıxır. Əgər bu quruluşla zonaların sayı olacaq hətta, sonra bitişik zonaların hər cütü bir-birini qarşılıqlı söndürür və ekranda müəyyən bir bucaq üçün olacaq minimum işıqlandırma

https://pandia.ru/text/80/353/images/image005_9.gif "width \u003d" 25 "height \u003d" 14 src \u003d "\u003e.

Beləliklə, yarığın kənarından gələn şüaların yolundakı fərq cüt dalğalı yarım dalğaya bərabər olduqda, ekranda qaranlıq zolaqlar müşahidə edəcəyik. Aralarındakı fasilələrdə maksimum işıqlandırma müşahidə ediləcəkdir. Dalğa cəbhəsinin kəsildiyi açılara uyğun olacaqlar qəribə nömrə fresnel zonaları https://pandia.ru/text/80/353/images/image007_9.gif "width \u003d" 143 "height \u003d" 43 src \u003d "\u003e, (2)

burada k \u003d 1, 2, 3, ..., https: //pandia.ru/text/80/353/images/image008_7.gif "align \u003d" left "width \u003d" 330 "height \u003d" 219 "\u003e Düsturlar (1) və (2) əldə edilə bilər və əgər müdaxilə şərtlərini laboratoriyadan birbaşa istifadə etsək. 66 nömrəli iş. Həqiqətən, qonşu Fresnel zonalarından iki şüa götürsək ( hətta zonaların sayı), onda aralarındakı yol fərqi dalğa uzunluğunun yarısına bərabərdir, yəni qəribə yarım dalğaların sayı. Bu səbəbdən müdaxilə edərək bu şüalar ekranda minimum işıq verir, yəni şərt (1) alınır. Bənzər bir şəkildə həddindən artıq Fresnel zonalarından gələn şüalar üçün davam edir qəribə düstur (2) əldə etdiyimiz zonaların sayı.

https://pandia.ru/text/80/353/images/image010_7.gif "width \u003d" 54 "height \u003d" 55 src \u003d "\u003e.

Boşluq çox dar olsa (<< l), то вся поверхность щели является лишь небольшой частью зоны Френеля, и колебания от всех точек ее будут по любому направлению распространяться почти в одинаковой фазе. В результате во всех точках экран будет очень слабо равномерно освещен. Можно сказать, что свет через щель практически не проходит.

· Yarıq çox genişdirsə ( a\u003e\u003e l), onda onsuz da ilk minimum bir açı ilə düzbucaqlı yayılmadan çox kiçik bir sapmaya cavab verəcəkdir. Buna görə ekranda incə dəyişkən qaranlıq və açıq zolaqlar ilə kənarları ilə haşiyələnən yarığın həndəsi bir görüntüsünü alırıq.

Aydın difraksion zirvələr və minimumlar yarığın eni olduqda yalnız ara vəziyyətdə müşahidə ediləcəkdir a bir neçə Fresnel zonası sığacaq.

Yarıq monoxromatik ilə işıqlandıqda ( ağ) fərqli rənglər üçün işıq difraksiyası maksimumları fərqlənir. L nə qədər kiçikdirsə, açılar da o qədər kiçik, difraksiya maksimumlarıdır. Bütün rənglərin şüaları ekranın mərkəzinə sıfıra bərabər bir yol fərqi ilə gəlir mərkəzdəki şəkil ağ olacaq. Sağda və sol mərkəzi maksimumdan, difraksiyadan spektrlər birinci, ikinci və və s.... sifariş.

Difraksiya ızgarası

Difraksiya maksimumunun intensivliyini artırmaq üçün bir yarıq deyil, difraksiya ızgarası istifadə olunur.

Difraksiya ızgarası eyni eni olan bir sıra paralel yarıqlardır aqeyri-şəffaf genişlik boşluqları ilə ayrılır b... Məbləğ a+ b = d çağırdı dövr və ya daimi difraksiya ızgarası.

Difraksiya ızgaraları şüşə və ya metal üzərində hazırlanır (sonuncu halda ızgara yansıtıcı adlanır). Ən yaxşı almaz nöqtəsi ilə, bir ayırma maşını istifadə edərək, eyni eni və bir-birindən bərabər məsafələrdə yerləşən bir sıra nazik paralel vuruşlar tətbiq olunur. Bu vəziyyətdə hər tərəfə işığı səpən vuruşlar qeyri-şəffaf boşluqlar rolunu oynayır və lövhənin toxunmamış yerləri yarıq rolunu oynayır. Bəzi barmaqlıqlarda mm başına sətir sayı 2000-ə çatır.

N yarıqdan difraksiyanı nəzərdən keçirək. İşıq eyni yarıqlar sistemindən keçəndə difraksiya nümunəsi çox mürəkkəbləşir. Bu vəziyyətdə şüalar fərqlənir fərqli yarıqlar lensin fokus müstəvisində bir-birinin üzərinə yerləşdirilir və müdaxilə etmək öz aralarında... Yarıqların sayı N olarsa, N şüaları bir-birinə müdaxilə edir. Difraksiya nəticəsində əmələ gəlmə şərti difraksiya maksimum forma alacaq

https://pandia.ru/text/80/353/images/image014_4.gif "width \u003d" 31 "height \u003d" 14 src \u003d "\u003e. (3)

Difraksiyanın bir yarıqla müqayisədə vəziyyət əksinə dəyişdi:

Maksimum razı şərt (3) adlanır Əsas... Minimalların mövqeyi dəyişmir, çünki yarıqların heç birinin işıq göndərmədiyi istiqamətlər onu N yarıqla da qəbul etmir.

Bundan əlavə, müxtəlif yarıqlar tərəfindən göndərilən işığın söndürüldüyü (qarşılıqlı ləğv olunduğu) istiqamətlər mümkündür. Ümumiyyətlə, N yarıqdan difraksiya əmələ gəldikdə:

1) Əsas zirvələr

https://pandia.ru/text/80/353/images/image017_4.gif "width \u003d" 223 "height \u003d" 25 "\u003e;

3) əlavə minimumlar.

Burada əvvəlki kimi, a - yuva eni;

d \u003d a + b Difraksiya ızgarasının dövrüdür.

İki əsas yüksəklik arasında, intensivliyi nəzərəçarpacaq dərəcədə olan ikincil yüksəkliklərlə ayrılmış N - 1 əlavə enmə var (şəkil 5). az intensivlik böyük zirvələr.

0 "style \u003d" margin-left: 5.4pt; border-çöküş: çöküş "\u003e təmin edilmişdir

Difraksiya ızgarasının l / Dl qətnaməsi, ızgaranın müəyyən bir spektrdə iki yaxın dalğa boyu l1 və l2 üçün maksimum işıqlandırmanı ayırma qabiliyyətini xarakterizə edir. Burada Dl \u003d l2 - l1. L / Dl\u003e olarsa kN, onda l1 və l2 üçün işıqlandırma maksimumları k-ci sıra spektrində həll olunmur.

İş qaydası:

Məşq 1. İşığın dalğa uzunluğunun difraksion ızgaradan istifadə edərək təyini.

1. Dağılım ızgarasını yarıqdan müəyyən bir "y" məsafədə təyin etmək üçün tərəzi yarıqla hərəkət etdirin.

2. Sıfır maksimumun hər iki tərəfində 1,2,3 sıralı spektrləri tapın.

3. Sıfır maksimum ilə sıfırın sağında yerləşən ilk maksimum - x1 arasındakı məsafəni, sıfır maksimum ilə sıfırın solunda yerləşən ilk maksimum - x2 arasındakı məsafəni ölçün. Verilən intensivliyin maksimumuna uyğun j bucağını tapın və müəyyən edin. Ölçmələr bənövşəyi, yaşıl və qırmızı rənglərin maksimumları üçün, "y" nin üç qiyməti üçün 1, 2 və 3 sifariş spektrlərində aparılır. Məsələn, üçün y1 = 15, y2 \u003d 20 və y3 \u003d 30 sm.

4. Qəfəs sabitini bilmək ( d \u003d 0.01 mm) və müəyyən bir rəng və qaydanın maksimum intensivliyinin müşahidə olunduğu j bucağı, aşağıdakı formulla l dalğa uzunluğunu tapın:

Budur k modul götürülmüşdür.

5. Spektrin bənövşəyi, yaşıl və qırmızı bölgələrinə uyğun olan dalğa uzunluqlarının tapılmış qiymətləri üçün mütləq səhv hesablayın.

6. Ölçmələrin və hesablamaların nəticələrini cədvələ daxil edin.

Sualları və tapşırıqları idarə edin.

1. Difraksiya fenomeni nədir?

2. Fresnel difraksiyası ilə Fraunhofer difraksiyası arasındakı fərq nədir?

3. Huygens-Fresnel prinsipini formalaşdırın.

4. Huygens-Fresnel prinsipindən istifadə edərək difraksiyanı necə izah etmək olar?

5. Fresnel zonaları hansılardır?

6. Difraksiyanı müşahidə etmək üçün hansı şərtlər yerinə yetirilməlidir?

7. Bir yarıqdan difraksiyanı təsvir edin.

8. Difraksiya ızgarası ilə difraksiya. Bu hal ilə tək yarıqlı difraksiya arasındakı əsas fərq nədir?

9. Müəyyən bir difraksiya ızgarası üçün maksimum difraksiya spektrlərinin sayı necə müəyyən edilir?

10. Niyə açısal dispersiya və çözünürlük kimi xüsusiyyətlər tətbiq olunur?